安徽省生态功能区划研究

生态功能区划是依据区域生态系统类型、生态系统受胁迫过程与效应、生态环境敏感性、生态服务功能重要性等特征的空间分异性而进行的地理空间分区 ,其目的是明确区域或国家生态安全重要地区 ,分析区域可能的生态环境问题与生态环境脆弱区 ,为产业布局、生态环境保护与建设规划提供科学依据 ,为实施区域生态环境分区管理提供基础和前提。在对区域生态环境特征分析的基础上 ,依据建立的生态功能区划原则、方法和指标体系 ,以安徽省域尺度生态系统为对象 ,在生态系统受胁迫过程与效应、生态环境敏感性和生态系统服务功能等指标评价的基础上 ,以中国生态环境区划方案为背景 ,综合了自然因素与人类活动对安徽省生态系统叠加影响 ,形成了安徽省生态功能区划方案 ,将安徽省分为 5个生态区、16个生态亚区、4 7个生态功能区 ,为生态保护与建设的重点、目标、措施的确定以及区域产业结构与布局的调整提供了重要依据     

重庆市生态功能区的划分

生态功能又称生态服务功能,是指生态系统与生态过程所形成及所维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用.生态功能区划是研究生态系统生态功能,判断生态系统分异和变化特征,提出生态退化恢复策略的基础.重庆市生态功能区划采用3级分区（自然生态区、生态亚区和生态功能区）的等级体系,采用定性与定量相结合的方法进行区划.其中,自然生态区的划分以自然环境因素中的地貌因子为主要指标,采用聚类分析法与图形叠置法来进行;生态亚区的划分采用选取形成生态系统特征、影响生态服务功能的特征因子进行聚类分析,并辅之以主成分分析法来完成;生态功能区的划分以生态敏感性评价和生态服务功能重要性的评价结果为依据,采用主导标志法进行区域划分.区划界线的拟订采用专家智能集成、数理统计分析与GIS的空间表达相结合的方法.最后将重庆市生态功能区划分为4个自然生态区,7个生态亚区,13个生态功能区.     

生态系统服务功能动态区划系统及其在鄱阳湖湖区的应用

生态系统服务功能动态区划系统(SIZES)是自动实现区域生态系统服务功能动态区划边界识别的软件工具,能够辨识区域生态系统服务功能空间分异特征,指导区域生态系统服务功能分区管理.SIZES采用多源数据融合技术,通过分层输入区域生态系统服务功能的表征指标,利用因子分析法与空间模糊聚类分析法实现区域生态系统服务功能动态区划边界的辨识.在案例区鄱阳湖湖区的应用表明,利用SIZES划定的10个生态系统服务功能分区科学、合理地解释了该区生态系统服务功能的空间分异特征,为当地生态系统服务功能分区管理提供了参考信息.     

西南生态安全格局形成机制及演变机理

我国西南地区地形地貌复杂,生态系统多样,生物多样性丰富,是研究地表复杂过程与生态系统演变规律的关键区域,也是我国重要的生态屏障区。但是同时该区域环境复杂、生态脆弱、灾害严重,在全球气候变化背景下,人类活动和经济发展导致该区域的生态环境问题比较突出,同时区域的社会经济发展地域分异大。突出表现在区域生态系统服务功能受损,区域生态安全水平降低。如何维护区域生态安全具有重要意义。针对生态安全问题,我国已开展生态区划、生态功能区划和生态红线等工作,但在生态安全格局的形成机制、与生态系统服务耦合关系、人类活动和气候变化对生态安全格局影响及其适应、区域社会经济可持续发展等方面需要加强深入研究,在我国西南地区的开展研究西南生态安全格局形成机制及演变机理具有典型性、代表性与紧迫性。     

桂西北喀斯特地区生态系统服务功能重要性评价与空间分析

生态系统服务功能重要性评价对于明确区域生态系统服务功能空间分布规律,进行生态功能区划有重要意义.本文根据桂西北喀斯特地区的主要生态系统服务功能,选取生物多样性保护、土壤保持、水源涵养、石漠化控制和产品提供5项服务功能,采用层次分析法和多因子综合评价法建立指标体系,在GIS技术支持下,分析了5项生态系统服务功能的重要性及其空间分布特征,并进行了综合评价.结果表明:桂西北喀斯特地区生态系统服务功能重要性程度较高,其中极重要、中等重要地区面积占研究区总面积分别为25.2%和33.4%;喀斯特地区生态系统土壤保持功能和石漠化控制功能对喀斯特区域生态环境具有重要控制作用,其分布区域是桂西北喀斯特地区生态环境治理和生态恢复的重点区域;明确了桂西北喀斯特地区生态系统生物多样性保护功能、水源涵养功能及产品提供功能的重要性等级及空间分布特征,为喀斯特地区生态系统的科学管理和生态功能区划提供重要依据.     

吉林省生态系统服务价值与景观生态风险关联性及其空间分异

探究生态系统服务价值与景观生态风险之间的相关性及其空间分异的驱动因子,有助于维护区域生态安全的稳定并促进人类福祉的持续创造。本研究以吉林省为例,基于5 km×5 km的评价单元,对2000、2005、2010、2015、2020年土地利用数据进行网格化和重采样,定量评价研究区的景观生态风险和生态系统服务价值,揭示其时空变化特征,并采用双变量空间自相关分析方法和地理探测器模型揭示二者的相关性及其空间分异的驱动因子。结果表明：2000—2020年间,研究区生态系统服务价值总量由3858.95亿元下降至3782.11亿元。研究区东部以极低风险区、中风险区和低风险区为主,西部以极高风险区和高风险区为主。吉林省景观生态风险与生态系统服务价值间呈现出显著的负相关性以及显著的空间负相关性。土地利用类型和人为影响指数是促使研究区生态系统服务价值和景观生态风险产生空间分异的重要驱动因子。未来应通过合理规范土地利用和合理控制人为活动强度对吉林省进行生态环境优化。     

基于主体功能区划的湖南省生态系统服务供需关系演变

生态系统服务供需关系研究是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据,基于主体功能区划视角的研究对构建生态安全格局、促进区域经济可持续发展具有重要意义。以湖南省各县域为研究单元构建湖南省生态系统服务供需评估指数,运用ESSD系数、局部空间自相关等方法,将湖南省主体功能区划实施前（2006-2011年）和实施后（2012-2017年）两个时间段作对比,分析生态系统服务供需关系的时空变化及空间相关性特征。研究结果表明：（1）主体功能区划政策对湖南省有效保护生态系统,稳定供需关系产生积极导向作用。（2）湖南省生态系统服务供需系数存在显著的空间异质性,始终呈现西高东低的空间分布特征。各类功能区的生态系统服务供需关系存在较大差异,重要开发区主要表现为供不应求,重要生态功能区主要表现为供过于求,农产品主产区主要表现为供需均衡。（3）湖南省生态系统服务供需关系空间负相关性增强,生态系统服务供需空间平衡性差异加剧。     

旅游景观生态系统格局：概念与空间单元

旅游景观生态系统作为一个复杂的自然-人文生态系统,内部的人地关系区别于一般景观生态系统,但现有的格局研究难以反映.基于景观生态学与空间结构理论,在已有研究基础上,提出旅游景观生态系统格局的概念,并构建空间单元体系.首先,旅游景观生态系统格局可理解为旅游者的活动作用于系统地域范围所形成的空间分异与组织形式;其次,旅游景观生态系统格局的空间单元可划分为斑块、廊道和基质,其中斑块由节点与域面组成.旅游景观生态系统格局理论提出的目的是通过旅游者空间分布状况的分析,反映系统内部要素之间相互作用过程的空间差异.这一理论的提出有助于推动景观格局与生态过程研究的深入,并能为区域旅游业发展的空间协调管理提供理论支持.     

生态空间区划体系的理论内涵及关键技术研究

生态空间是维护区域可持续发展的重要组成部分,是国土空间规划体系的核心领域。生态空间区划是国土空间管控的重要内容,是解决区域供需矛盾,维护国土安全的重要手段。研究在系统总结现有生态区划理论、技术和方法的基础上,探讨了目前生态区划存在的不足,进一步提出新时代生态空间区划的理论、内涵和国土空间规划背景下生态空间区划技术要点。生态空间区划是以生态空间提供生态系统服务,维系生态安全为基础,从区域尺度以山水林田湖草生命共同体理念综合辨识分类生态空间。评价指标体系应基于生态功能区划和环境功能区划,结合政策目标、居民需求并参考区域城镇化特征及未来发展定位,以生态系统服务、生态敏感性、生态质量、生态健康等多因子评价为主。生态空间区划的目的是对生态空间开展保护、修复、和高质量开发建设,因此生态空间区划阈值的选取要立足于政策目标、居民需求和可持续发展,按照生态系统服务供需耦合机制划定生态空间分区,并及时调整。研究还基于现阶段区域尺度下生态空间区划的难点,从加强生态空间区划体系的应用、加强生态空间基础数据库的构建、加强命名规范等方面进行了工作展望。     

水生态功能分区的研究进展

水生态功能分区是基于对流域水生态系统的区域差异的研究而提出的一种分区方法.它阐明了水生环境系统在区域和地带等不同尺度上的空间分异特征,并揭示出水生态系统空间分布规律.本文系统阐述了水功能区划、水环境功能区划、生态地理分区、生态分区以及水生态功能分区等几个重要分区概念的区划方法、目标及局限性,并综述了国内外水生态功能分区的研究进展,比较了国内外分区框架体系的差异,指出了我国水生态功能区划的缺陷,并对其发展趋势进行了展望.     

面向生态监管的多等级生态功能网格概念与框架

科学有效的生态监管是落实我国生态文明建设、保障区域生态安全、实现城市可持续发展的必要途径和重要抓手。生态系统的监管涉及到社会、经济、自然等多个维度,水、土、气、生等多类要素,国家到局地等多个尺度。目前,已有生态监管常存在生态系统、生态要素、行政单元的割裂。如何整体考虑以上特征,开展科学的、系统的、空间显性的生态监管亟需理论技术的创新。通过整合等级斑块动态范式、复合生态系统理论、多功能景观理论,构建了多等级生态功能网格框架,以期为生态监管提供一个综合的概念与技术框架。等级斑块动态范式从等级作用的角度构建了多等级网格骨架,复合生态系统理论从多个维度丰富了多等级网格内涵,多功能景观理论明确了网格的功能。通过耦合多等级生态功能网格的划分、评价和监管,可实现系统、整体、差异化的生态监管,为生态文明建设提供有力支撑。     

Stability and synchrony across ecological hierarchies in heterogeneous metacommunities: linking theory to data

Understanding stability across ecological hierarchies is critical for landscape management in a changing world. Recent studies showed that synchrony among lower‐level components is key to scaling temporal stability across two hierarchical levels, whether spatial or organizational. But an extended framework that integrates both spatial scale and organizational level simultaneously is required to clarify the sources of ecosystem stability at large scales. However, such an extension is far from trivial when taking into account the spatial heterogeneities in real‐world ecosystems. In this paper, we develop a partitioning framework that bridges variability and synchrony measures across spatial scales and organizational levels in heterogeneous metacommunities. In this framework, metacommunity variability is expressed as the product of local‐scale population variability and two synchrony indices that capture the temporal coherence across species and space, respectively. We develop an R function ‘var.partition’ and apply it to five types of desert plant communities to illustrate our framework and test how diversity shapes synchrony and variability at different hierarchical levels. As the observation scale increased from local populations to metacommunities, the temporal variability of plant productivity was reduced mainly by factors that decreased species synchrony. Species synchrony decreased from local to regional scales, and spatial synchrony decreased from species to community levels. Local and regional species diversity were key factors that reduced species synchrony at the two scales. Moreover, beta diversity contributed to decreasing spatial synchrony among communities. We conclude that our new framework offers a valuable toolbox for future empirical studies to disentangle the mechanisms and pathways by which ecological factors influence stability at large scales.     

生态系统服务制图研究进展

生态系统服务是生态学研究的前沿方向之一,生态系统服务制图是将生态系统服务的评估结果纳入到生态环境保护规划与管理决策制定与实施过程中的重要组成部分。生态系统服务制图是根据决策需求,选择合适的制图评价方法,对特定时空尺度上生态系统服务的空间分布以及在各种自然-社会因素共同影响下生态系统服务的情景变化进行量化描述的过程。它最终为决策参与者提供研究区域生态系统服务时空变化特征具体的、可视的量化描述,辅助决策者权衡利弊,最终制定出符合区域生态环境与人类社会共同可持续发展的最优决策。综述了生态系统服务制图的内涵及其在辅助决策过程中的重要作用;介绍了生态系统服务的重点研究内容(生态系统服务的提供、需求及权衡协同关系制图)及研究方法;并对目前研究中所存在的问题进行了深入的探讨,归纳了生态系统服务的制图评价流程及未来重点的研究方向。     

生态系统服务供给和需求研究评述及框架体系构建

生态系统服务供给和需求联系着自然生态系统与社会经济系统,对生态系统服务供给和需求的研究有助于加强生态系统管理和实现资源优化配置,从而保障区域生态安全与社会经济可持续发展。本文在系统梳理国内外相关研究的基础上,对生态系统服务供给和需求的概念内涵、评估方法和实践应用等方面进行全面综述。从理论发展的角度看,虽然目前已取得较为丰富的研究成果,但是现有研究仍较为分散,缺乏统一的生态系统服务供需研究框架体系。鉴于此,本文在对生态系统服务供给和需求的研究范畴进行拓展的基础上,按照“理论-方法-实践”相统一的研究脉络,构建了“定性-定位-定量-定策”的生态系统服务供给和需求研究框架体系,最后提出未来研究应围绕“重点关注生态系统服务供给和需求的空间转移规律、加强生态系统服务供给和需求的定量方法研究、深化生态系统服务供给和需求应用管理实践和建立生态系统服务供给和需求应用评价机制”等方面展开,以期促进生态系统服务供给和需求的理论与实践研究。     

景感生态学在流域生态系统保护与修复实践中的应用——以大凌河流域北票段为例

生态系统保护与修复已成为我国生态文明建设的一项核心内容，自2016年以来，在全国24个省（自治区、直辖市）已开展了25个山水林田湖草生态保护修复工程试点工程。以大凌河流域北票段为研究区，探讨了景感生态学理论在山水林田湖草生态系统保护与修复实践中的应用。基于景感生态学理论，构建大凌河流域北票段生态系统保护与修复综合治理框架，以保持、改善和提升生态系统服务，实现可持续发展为目标，构建了"一中心、二重点、五要素、六工程"的生态系统保护与修复景感空间体系，并基于此将大凌河流域北票段生态系统保护与修复分为5个重要治理区域，形成"一带四区"的生态安全格局，提出了应用景感生态学理论，构建区域居民的共同行为规范，引导并实现人类对自然生态系统的有利影响，进一步提升生态系统保护与修复效果的对策建议。通过大凌河流域北票段的分析案例，以景感营造的理念开展区域生态系统保护与修复顶层设计，为促进区域可持续发展提供思路和途径。     

Ecosystem stability in space: α, β and γ variability

The past two decades have seen great progress in understanding the mechanisms of ecosystem stability in local ecological systems. There is, however, an urgent need to extend existing knowledge to larger spatial scales to match the scale of management and conservation. Here, we develop a general theoretical framework to study the stability and variability of ecosystems at multiple scales. Analogously to the partitioning of biodiversity, we propose the concepts of alpha, beta and gamma variability. Gamma variability at regional (metacommunity) scale can be partitioned into local alpha variability and spatial beta variability, either multiplicatively or additively. On average, variability decreases from local to regional scales, which creates a negative variability–area relationship. Our partitioning framework suggests that mechanisms of regional ecosystem stability can be understood by investigating the influence of ecological factors on alpha and beta variability. Diversity can provide insurance effects at the various levels of variability, thus generating alpha, beta and gamma diversity–stability relationships. As a consequence, the loss of biodiversity and habitat impairs ecosystem stability at the regional scale. Overall, our framework enables a synthetic understanding of ecosystem stability at multiple scales and has practical implications for landscape management.     

大尺度陆地生态系统动态变化与空间变异的过程模型及模拟系统

当代生态系统科学研究更加关注区域生态环境及生态系统状态变化的监测、评估、预测、预警及生态环境可持续管理。在深入理解陆地生态系统的要素、过程、功能、格局及其相互作用机理基础上,发展生态系统定量化描述方法和数值模拟技术,集成构建大陆尺度的“多过程耦合-多技术集成-多目标应用”的陆地生态系统数值模拟器已成为生态系统与全球变化及其资源、环境和灾害效应科学研究的重要科技任务。本研究围绕宏观生态系统模拟分析方法问题,在回顾陆地生态系统模型研究现状和发展趋势的基础上,深入讨论开发大尺度陆地生态系统动态变化和空间变异及其资源环境效应模拟系统的理念,以及模拟系统的功能定位、结构设计等基本问题,为构造中国陆地生态系统数值模拟器提供参考。     

区域生态系统健康评价——研究方法与进展

生态系统健康评价是当前宏观生态学与生态系统管理研究的热点问题之一,区域尺度的生态系统健康评价则是生态系统健康评价研究的一个重要发展方向。在探讨生态系统健康时空尺度特征的基础上,明确界定了区域生态系统健康及其评价等相关概念,结合目前区域尺度生态系统健康评价的相关研究进展,从评价的区域类型、目标单元、模型方法、指标选取及其阈值、权重设定等方面探讨了区域生态系统健康评价的基本原理与方法,并展望了进一步研究的重点方向,即评价结果的多尺度综合与尺度转换、景观生态学理论与方法的应用、3S技术的综合应用等理论与技术问题。     

A theory for ecological survey methods to map individual distributions

Spatially explicit approaches are widely recommended for ecosystem management. The quality of the data, such as presence/absence or habitat maps, affects the management actions recommended and is, therefore, key to management success. However, available data are often biased and incomplete. Previous studies have advanced ways to resolve data bias and missing data, but questions remain about how we design ecological surveys to develop a dataset through field surveys. Ecological surveys may have multiple spatial scales, including the spatial extent of the target ecosystem (observation window), the resolution for mapping individual distributions (mapping unit), and the survey area within each mapping unit (sampling unit). We developed an ecological survey method for mapping individual distributions by applying spatially explicit stochastic models. We used spatial point processes to describe individual spatial placements using either random or clustering processes. We then designed ecological surveys with different spatial scales and individual detectability. We found that the choice of mapping unit affected the presence mapped fraction, and the fraction of the total individuals covered by the presence mapped patches. Tradeoffs were found between these quantities and the map resolution, associated with equivalent asymptotic behaviors for both metrics at sufficiently small and large mapping unit scales. Our approach enabled consideration of the effect of multiple spatial scales in surveys, and estimation of the survey outcomes such as the presence mapped fraction and the number of individuals situated in the presence detected units. The developed theory may facilitate management decision-making and inform the design of monitoring and data gathering.